Комаров А.В. Цифровые сигнальные процессоры

Подождите немного. Документ загружается.

rx_exit:

rti;

rx_busy:

ay0=dm(timer_rx_ctr);// декремент timer_rx_ ctr и проверка его

ar=ay0-1; // на 0, если не 0, то битовый интервал

dm(timer_rx_ctr)=ar; // не выдержан - выход

if ne rti;

rcv:

// Битовый интервал выдержан, прием очередного бита

ax0=3; // восстановление счетчика бит. интервала

dm(timer_rx_ctr)=ax0; // проверка следующего бита

// произойдет через три прерывания

ay0=RX_BIT_ADD;

ar=dm(internal_rx_buffer);

#ifdef HOST

// Если flag_in=0, то переход на сдвиг

if not flag_in jump pad_zero;

#else

ax0 = dm(PFDATA);// если PF[1] =0, то переход на сдвиг

ay1 = 2;

af = ax0 and ay1;

if eq jump pad_zero;

#endif

// подстыковка 1

ar=ar+ay0;

pad_zero:

sr=lshift ar by -1 (lo); // сдвиг вправо результата для

dm(internal_rx_buffer)=sr0; // подготовки к приему следующего

// бита

ay0=dm(bits_left_in_rx); // декремент счетчика оставшихся

ar=ay0-1; // битов, если осталось один или

dm(bits_left_in_rx)=ar; // более битов, то выход (остаемся в

if gt rti; // режиме приема), в противном

// случае – осталось сформировать

// стоп бит

ax0=3; // восстановление счетчика битового интервала

dm(timer_rx_ctr)=ax0;

ax0=0; // установка флага стоп бита

dm(flag_rx_stop_yet)=ax0;

rti;

//---------- Выдача содержимого user_tx_buffer в канал UART

{

Использование регистров:

вход: нет

обновленные: нет

выход: нет

измененные: ar, ax0, sr

сохраненные: нет

память: dm(timer_tx_ctr), dm(bits_left_in_tx), dm(user_tx_buffer),

dm(internal_tx_buffer), dm(flag_tx_ready)

вызовы: нет

}

invoke_UART_transmit:

ax0=3; // инициализация делителя частоты

dm(timer_tx_ctr)=ax0; // прерываний, это необходимо из-за

// того, что частота прерываний в 3 раза

// больше частоты обмена

ax0=tx_num_of_bits; // инициализация числа передаваемых

dm(bits_left_in_tx)=ax0;// битов, включая стоп бит и бит

// четности, определяется программистом

{

Формирование кода в internal_tx_buffer в следующем формате:

15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 00

1 1 1 1 1 1 1 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0 0

T Передаваемый байт S

где: Т - стоп бит, S - старт бит.

}

sr1=0;

sr0=TX_BIT_ADD;

ar=dm(user_tx_buffer);

sr=sr or lshift ar by 1 (lo);

dm(internal_tx_buffer)=sr0;

ax0=0; // поднимаем флаг передачи

dm(flag_tx_ready)=ax0;

rts;

//---------- Прием символа из UART

{

Использование регистров:

вход: нет

обновленные: нет

выход: ах1 (старшие 8 бит всегда сброшены)

измененные: ax0

сохраненные: нет

память: dm(flag_rx_no_word), dm(user_rx_buffer),

dm(flag_rx_no_word)

вызовы: нет

}

get_char_ax1:

ax0=dm(flag_rx_no_word); // ожидание приема символа,

none=pass ax0; // должно выполниться условие

// flag_rx_no_word = 0

if ne jump get_char_ax1;

get_char_ax1x:

ax1=dm(user_rx_buffer); // принятый символ пересылаем в ах1

ax0=1;

dm(flag_rx_no_word)=ax0; // дезактивируем flag_rx_no_word

rts;

//---------- Прием символа из UART с тайм-аутом

{

Тайм-аут и возврат 0xffff после 500 mS.

(15000 ticks / 3 == 5000 bps ~= 5000 / 9600 ~= .5 S)

}

{

Использование регистров:

вход: нет

обновленные: нет

выход: ах1 (все 16 бит установлены, если тайм-аут)

измененные: ax0

сохраненные: нет

память: dm(flag_rx_no_word), dm(user_rx_buffer)

вызовы: нет

}

get_char_ax1_to:

ax1 = ar; // сохраняем ar

ar = 30000; // 3 тика на бит; 9600 bps, тайм-аут

// в 1 sec ==> 9600 * 3 == 30000

get_char_ax1_to1:

idle; // ожидание прерываний таймера

ar = ar - 1;

if eq jump get_char_ax1_to2; // тайм-аут достигнут, выход

ax0=dm(flag_rx_no_word);

none=pass ax0;

if ne jump get_char_ax1_to1; // ожидание приема символа

ar = ax1; // символ принят, восстановление ar

jump get_char_ax1x; // чтение принятого символа

get_char_ax1_to2:

ar = ax1; // восстановление ar

ax1 = 0xffff; // установка признака тайм-аута

rts;

//---------- Вывод символа через UART

{

Использование регистров:

вход: ах1 (сохраняется)

обновленные: нет

выход: нет

измененные: ax0, (ar, sr)

сохраненные: нет

память: dm(flag_tx_ready), dm(user_tx_buffer), (dm(timer_tx_ctr),

dm(bits_left_in_tx), dm(internal_tx_buffer))

вызовы: invoke_UART_transmit

}

out_char_ax1:

ax0=dm(flag_tx_ready);

none=pass ax0;

if eq jump out_char_ax1; // ожидание выдачи предыдущего

// символа

dm(user_tx_buffer)=ax1;

call invoke_UART_transmit; // выдача нового символа

rts;

//---------- Разрешение приема

{

Использование регистров:

вход: нет

обновленные: нет

выход: нет

измененные: ax0 = 0

сохраненные: нет

память: dm(flag_rx_off)

вызовы: нет

}

turn_rx_on:

ax0=0;

dm(flag_rx_off)=ax0;

rts;

//---------- Запрет приема

{

Использование регистров:

вход: нет

обновленные: нет

выход: нет

измененные: ax0 = 1

сохраненные: нет

память: dm(flag_rx_off)

вызовы: нет

}

turn_rx_off:

ax0=1;

dm(flag_rx_off)=ax0;

rts;

Рис. 1.17. Программа поддержки UART

Программа поддержки UART принимает символы из

коммуникационного канала, а затем возвращает их обратно (см.

бесконечный цикл, тело которого начинается с метки next_byte). Прием

осуществляется подпрограммой get_char_ax1 (принятый символ

возвращается через регистр ах1), а выдача – подпрограммой out_char_ax1

(выдаваемый символ берется из регистра ах1).

Перед использованием подпрограмм get_char_ax1 и out_char_ax1

UART необходимо проинициализировать подпрограммой init_uart, а

также разрешить прием данных подпрограммой turn_rx_on. Для приема

данных из коммуникационного канала связи кроме подпрограммы

get_char_ax1 можно использовать подпрограмму get_char_ax1_to, которая

отличается наличием тайм-аута. Тайм-аут длится 30000 тиков таймера,

что составляет 10000 битовых интервалов. Для частоты связи в 9600 Бод

длительность битового интервала составляет 104 мкс, поэтому

длительность тайм-аута составляет 1,04 с. Для деинициализации UART

определена подпрограмма stop_uart.

Программа содержит также две внутренние подпрограммы:

process_a_bit и invoke_UART_transmit. Первая из них является

обработчиком прерываний таймера и осуществляет все действия для

побитной выдачи (приема) данных в коммуникационный канал связи.

После выдачи/приема очередного байта данных устанавливает

соответствующие флаги. Вторая – подготавливает байт данных для

вывода.

Все перечисленные подпрограммы достаточно закомментированы,

чтобы понять их работу без дополнительных разъяснений. Файл async.ldf

может быть получен из файла echo.ldf (см. рис. 1.16) путем замен:

program_sect – UART_CODE, data_sect – UART_DATA.

1.19.3. Эмуляция интерфейса RS-232 (смешанный вариант)

Задание: см. задание в п. 1.19.2. Главную часть программы рис. 1.17

(от метки start до метки init_uart) написать на языке С. Вызываемые

подпрограммы написать на языке ассемблера.

Метод решения: использовать в качестве основы программу рис.

1.17.

Актуальность смешанного программирования объясняется тем, что

сложные проекты проще реализовывать на языке высокого уровня,

например, СИ. Но полностью выполненный на языке высокого уровня

проект обладает большим объемом программы и относительно низким ее

быстродействием. Эти недостатки можно существенно уменьшить, если

функции (подпрограммы) писать на языке ассемблера, а их вызовы

производить из программы, написанной на языке высокого уровня.

Рассматриваемые ниже программы иллюстрируют такой подход.

Проект имеет имя AsyncMix и содержит шесть файлов:

218x_int_tab.asm – ASM файл векторов прерываний программы;

218x_hdr.asm – ASM файл пролога программы; 218x_exit.asm – ASM файл

эпилога программы; async.c – СИ программа (рис. 1.18), uart.asm – ASM

программа (рис. 1.19) и AsyncMix.ldf – линкерный файл (рис. 1.20).

Первые три файла находятся в директории ..VisualDSP\218x\lib\crt_src.

//---------- Содержимое файла async.c

#include <Signal.h>

unsigned short ch; // принимаемый из UART символ

void (*dm handler)(dm int); // переменная, в которой хранится указатель

// на обработчик прерываний таймера

//---------- Функции, определенные в uart.asm

extern void init_uart(void);

extern void stop_uart(void);

extern unsigned short char_received(void);

extern unsigned short get_char(void);

extern void out_char(unsigned short);

extern void turn_rx_on(void);

extern void turn_rx_off(void);

extern void process_a_bit(int);

void main(void) {

handler = process_a_bit; // инициализация указателя на обработчик

// прерывания от таймера

// Запись адреса обработчика прерываний в таблицу векторов

// прерываний. Константа SIGTIMER определена в Signal.h

interrupt(SIGTIMER, handler);

init_uart(); // инициализация UART

turn_rx_on(); // разрешение приема из UART

while(1) {

ch = get_char(); // ожидание и прием символа из UART

out_char(ch); // эхо-возврат принятого символа

}

Рис. 1.18. СИ программа поддержки UART

Программа, представленная на рис. 1.18, функционально идентична

фрагменту программы рис. 1.17, который начинается с метки start и

заканчивается меткой init_uart. Все используемые функции определены в

файле uart.asm, поэтому должны быть объявлены с классификатором

extern. Функции, имеющие одинаковое имя на рисунках 1.17, 1.18, имеют

одинаковое назначение.

К таким же функциям относятся get_char и get_char_ax1, а также

out_char и out_char_ax1. Изменение имен get_char_ax1 и out_char_ax1 про-

изошло для упрощения их записи, а также в связи с тем, что прямое

указание регистра источника и назначения (ах1) теперь не актуально.

Единственной новой функцией является функция char_received(),

которая возвращает TRUE, если символ принят из UART и FALSE в

противном случае. Эту функцию удобно использовать перед вызовом

функции get_char(), которая может зациклиться, если из

последовательного канала не приходят данные.

//---------- Содержимое файла uart.asm

// Объявление экспортируемых имен функций, чтобы они стали

// доступными в других модулях проекта

.GLOBAL _init_uart, _stop_uart, _get_char, _out_char;

.GLOBAL _char_received, _turn_rx_on, _turn_rx_off;

.GLOBAL _process_a_bit;

{

Далее следуют строки программы рис. 1.17, начиная с #include

<Reg2181.inc> и заканчивая строкой SECTION/PM UART_CODE. Строки

jump start;… start: необходимо опустить, они находятся в файле

218x_int_tab.asm. Необходимо также опустить строки start:…jump

next_byte;, они заменены С-программой (см. рис. 1.18).

}

…

_init_uart:

// Тело подпрограммы полностью идентично телу подпрограммы init_uart

// на рис. 1.17

rts

_stop_uart:

// Тело подпрограммы полностью идентично телу подпрограммы stop_uart

// на рис. 1.17

rts

_process_a_bit:

// Тело подпрограммы полностью идентично телу подпрограммы

// process_a_bit на рис. 1.17, только все команды rti необходимо заменить

// на команды rts

rts

invoke_UART_transmit:

// Тело подпрограммы полностью идентично телу подпрограммы

// invoke_UART_transmit на рис. 1.17

rts

_char_received:

ax1 = 1;

ax0=dm(flag_rx_no_word);

none=pass ax0;

if eq rts; // если символ из UART получен, то возвращаем 1

ax1 = 0; // в противном случае возвращаем 0

rts;

_get_char:

// Тело подпрограммы полностью идентично телу подпрограммы

// get_char_ax1 на рис. 1.17

rts;

_out_char:

ax0=dm(flag_tx_ready);

none=pass ax0;

if eq jump _out_char; // ожидание передачи предыдущего

// символа

// Формирование указателя (I6) на передаваемый параметр функции

I6 = I4; M5 = 1; MODIFY(I6, M5);

{Pop arg1}

AX1 = DM(I6, M5);

dm(user_tx_buffer)=ax1;

call invoke_UART_transmit; // выдача его в UART

rts;

_turn_rx_on:

// Тело подпрограммы полностью идентично телу подпрограммы

// turn_rx_on на рис. 1.17

rts;

_turn_rx_off:

// Тело подпрограммы полностью идентично телу подпрограммы

// turn_rx_off на рис. 1.17

rts;

Рис. 1.19. ASM программа поддержки UART

Программа рис. 1.19 практически полностью соответствует

программе рис. 1.17. Отличие заключается в том, что экспортируемые

имена предваряются подчеркиванием (соглашение языка С) и

объявляются директивой GLOBAL. Небольшое отличие наблюдается в

функции _out_char. Ее аналог out_char_ax1 принимает символ (для выдачи

в UART) в регистре ах1, а _out_char – через программный стек Поэтому в

индексном регистре I6 формируется указатель на выдаваемый символ,

хранящийся в стеке.

Передаваемые в качестве параметров функции значения хранятся по

следующим адресам: первый аргумент – в SP + 1, второй – в SP + 2 и т.д.

SP хранится в индексном регистре I4, поэтому первым шагом при

формировании указателя на передаваемый параметр является I6 = I4.

Затем в модификационный регистр М5 записывается 1 и окончательно

командой MODIFY(I6, M5); формируется указатель.

Простота адаптации уже написанных программ на ассемблере

позволяет широко использовать их в программах на СИ. Необходимо

только следить, чтобы соблюдались соглашения об доступных (scratch),

сохраняемых (preserved) и предопределенных (dedicated) регистрах.

//---------- Содержимое файла AsyncMix.ldf

ARCHITECTURE(ADSP-2181) // определение типа процессора

SEARCH_DIR( $ADI_DSP\218x\lib ) // определение пути к библиотекам

// Имена файлов, библиотек, ключей берутся из командной строки,

// необходимо также подключить libc.dlb, но это можно сделать также

// через Project | Project Options | Link | Additional options: libc.dlb

$OBJECTS = $COMMAND_LINE_OBJECTS, libc.dlb;

// 2181 имеет 16K слов (24-bit) ПП и 16K слов (16-bit) ПД

MEMORY {

// Используем всю доступную ПП и ПД

int_area {TYPE(PM RAM) START(0x0000) END(0x002f) WIDTH(24)}

prog_area {TYPE(PM RAM) START(0x0030) END(0x37fe) WIDTH(24)}

data_area {TYPE(DM RAM) START(0x0000) END(0x2fff) WIDTH(16)}

heap_area {TYPE(DM RAM) START(0x3000) END(0x37ff) WIDTH(16)}

stack_area {TYPE(DM RAM) START(0x3800) END(0x3fdf) WIDTH(16)}

}

PROCESSOR p0 {

// Ключи для линкера берутся из командной строки

LINK_AGAINST( $COMMAND_LINE_LINK_AGAINST )

// Имя выходного файла берется из командной строки

OUTPUT( $COMMAND_LINE_OUTPUT_FILE )

SECTIONS {

// Секция таблицы векторов прерываний,

// названия векторов определены в 218x_int_tab.asm

sec_int {

INPUT_SECTIONS( $OBJECTS(IVreset ) )

INPUT_SECTIONS( $OBJECTS(IVirq2 ) )

INPUT_SECTIONS( $OBJECTS(IVirql1 ) )

INPUT_SECTIONS( $OBJECTS(IVirql0 ) )

INPUT_SECTIONS( $OBJECTS(IVsport0xmit ) )

INPUT_SECTIONS( $OBJECTS(IVsport0recv ) )

INPUT_SECTIONS( $OBJECTS(IVirqe ) )

INPUT_SECTIONS( $OBJECTS(IVbdma ) )

INPUT_SECTIONS( $OBJECTS(IVirq1 ) )

INPUT_SECTIONS( $OBJECTS(IVirq0 ) )

INPUT_SECTIONS( $OBJECTS(IVtimer ) )

INPUT_SECTIONS( $OBJECTS(IVpwrdwn ) )

} >int_area

// Программная секция

sec_code {

// program – имя по умолчанию программной секции кода для

// СИ – файлов, может быть изменено в 218x_hdr.asm или

// директивой segment(segment_name) в тексте СИ-программы

INPUT_SECTIONS( $OBJECTS(program) )

// UART_CODE – имя секции программы,

// заданное в файле uart.asm

INPUT_SECTIONS( $OBJECTS(UART_CODE) )

} >prog_area

// Секция данных

sec_data {

// data1 – имя по умолчанию секции данных для

// СИ – файлов, может быть изменено в 218x_hdr.asm или

// директивой segment(segment_name) в тексте СИ-программы

INPUT_SECTIONS( $OBJECTS(data1))

// UART_DATA – имя секции данных, заданное в файле uart.asm

INPUT_SECTIONS( $OBJECTS(UART_DATA))

} >data_area

// Поддержка инициализации СИ – переменных, включая С++

sec_ctor {

INPUT_SECTIONS( $OBJECTS(ctor) )

} >data_area

// Поддержка кучи

sec_heap {

.heap = .;

.heap_size = MEMORY_SIZEOF(heap_area);

.heap_end = . + MEMORY_SIZEOF(heap_area) - 1;

} >heap_area

// Поддержка стека

sec_stack {

ldf_stack_limit = .;

ldf_stack_base = . + MEMORY_SIZEOF(stack_area) - 1;